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도함수의 정의를 한 점의 기울기와 구분하기

학생의 풀이 기록에는 다음과 같은 첫 줄이 적혀 있었다.

“함수 f(x)의 도함수는 x=a에서의 미분계수 f'(a)이다.”

이 문장에서 한 점의 변화율과 모든 x에서의 변화율이 섞였다. 신서동과외 수업에서는 먼저 미분계수와 도함수의 정의식을 나란히 놓고 차이를 확인했다.

같은 변화율에서 출발하지만 대상이 다르다

함수 f가 x=a에서 미분 가능할 때 미분계수는

f'(a) = limh→0 {f(a+h)-f(a) \over h}

처럼 고정된 a에서 얻는 하나의 값이다. 반면 도함수는 a를 일반적인 x로 바꾸어

f'(x) = limh→0 {f(x+h)-f(x) \over h}

로 정의한다. 따라서 도함수 f'(x)는 x에 따라 값이 달라질 수 있는 함수다.

예시로 두 표현 비교하기

f(x)=x2이면

{f(x+h)-f(x) \over h} = {(x+h)2-x2 \over h}=2x+h

이므로 h가 0으로 갈 때

f'(x)=2x

를 얻는다. 이때 x=3에서의 미분계수는 도함수 전체가 아니라 f'(3)=6이라는 특정한 값이다.

그래프의 기울기 변화를 읽는 연습

f'(x)=2x에서 x=1과 x=3을 비교하면

  • f'(1)=2
  • f'(3)=6

이다. 원함수 y=x2의 접선 기울기가 x의 위치에 따라 달라지며, 오른쪽으로 갈수록 커진다는 뜻이다. 미분계수 하나만 구하면 한 점의 접선 기울기를 알 수 있고, 도함수 전체를 구하면 모든 x에서의 기울기 변화를 알 수 있다.

부분 풀이를 완성하며 확인한 기준

“f(x)의 도함수는”이라는 문장 뒤에는 일반적인 x를 포함한 식이 와야 한다.

f'(x)=limh→0 {f(x+h)-f(x) \over h}

반대로 “x=a에서의 미분계수는”이라는 문장 뒤에는

f'(a)=limh→0 {f(a+h)-f(a) \over h}

가 알맞다. 마지막으로 f'(3)=6은 도함수의 정의가 아니라, 도함수에 x=3을 대입해 얻은 특정점의 미분계수다.

최종 점검

표현의미
f'(a)x=a에서의 한 점의 미분계수
f'(x)x에 따른 미분계수를 나타내는 도함수
f'(3)=6x=3에서의 구체적인 접선 기울기

이 구분을 적용하면 “도함수를 구하라”는 질문에는 x가 남은 식을, “x=a에서의 미분계수를 구하라”는 질문에는 하나의 값을 제시해야 한다.

신서동 고2수학과외 학부모 후기

다음 날 수학 노트를 정리하는 모습을 보니, 아이가 해결하지 못한 부분에 그냥 동그라미만 쳐 둔 게 아니더라고요. 다시 볼 한 줄을 골라 놓고, 왜 그 부분을 봐야 하는지도 짧게 적어 두었어요. 예전에는 어디서부터 확인해야 할지 정하지 않은 채 노트를 넘기곤 했거든요. 저녁을 먹고 방에 들어갔을 때는 노트 한쪽에 ‘여기서부터 다시’라는 표시가 보였고, 그 아래에는 계산 한 줄만 남아 있었습니다. 문제 전체를 다시 베껴 놓은 게 아니라 필요한 부분과 이유만 적어 둔 모습이었어요. 신서동 수학과외 이야기를 나누며 보게 된 장면인데, 이번에는 답이나 풀이를 길게 옮기기보다 다시 확인할 지점을 한 줄로 좁혀 놓았다는 점이 눈에 띄었습니다.

★★★★☆학부모 후기

주말에 교과서 다음 단원을 넘겨보던 아이가 적분 문제의 그래프부터 잠시 들여다보고 있었습니다. 교점과 적분 구간의 양 끝을 표시해 놓고, 옆에는 왜 확인했는지 짧게 적어두었더라고요. 신서동 수학과외 이야기를 나누던 때와는 별개로, 이런 장면을 집에서 보니 조금 낯설었어요. 방학 평일 오전에는 문제집을 풀다 말고 그래프 위에 교점과 구간 경계만 다시 그려 놓은 것도 봤습니다. 예전에는 오답을 고칠 때 어디서 식이 어긋났는지보다 마지막 답부터 확인하곤 했거든요. 그런데 그날은 표시한 부분을 기준으로 식을 세운 뒤 계산을 이어가고 있었습니다. 답을 맞혔는지만 훑던 모습에서 벗어나, 적분 범위를 정하기 전에 그래프의 두 지점을 먼저 짚어 보는 식이었습니다. 이번에는 옆에 남겨 둔 짧은 메모까지 함께 보이니, 무엇을 확인하고 식을 시작했는지가 한눈에 띄었어요.

★★★★★학부모 후기

신서동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 학원 일정이 늦게 끝난 날이면 책상 앞에 앉는 것부터 힘들어했고, 모르는 문제도 질문하지 않고 넘겼습니다. 선생님은 다음 수업 전까지 할 일을 짧고 기억하기 쉽게 나눠 주며, 무리하게 진도를 밀지 않고 아이가 편하게 물어보도록 기다려 주셨습니다. 요즘은 주말 계획이 틀어져도 스스로 다시 조정해 공부를 이어가는 모습이 보여 성적보다 먼저 반가운 변화를 느꼈습니다.

★★★★★학부모 후기

신서동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 숙제를 미루고 새 진도만 빨리 나가려 했습니다. 선생님은 컨디션에 따라 문제 수를 조절하고, 그날 할 일과 다음에 복습할 내용을 나눠 부담을 덜어 주셨습니다. 요즘은 답지를 덮고 다시 풀어 보며 막히면 설명을 편하게 부탁하는 모습이 보여 조금씩 자신감이 생긴 듯합니다.

★★★★★학부모 후기

신서동에서 수학 과외를 시작할 때만 해도 아이는 질문할 문제를 따로 표시해 두고도 시험이 다가오면 새 문제만 급하게 풀곤 했습니다. 선생님은 수업 중 지난주 오답을 자연스럽게 다시 확인하고, 시험 전에는 진도보다 부족한 부분을 살피며 이해 여부에 맞춰 속도를 조절해 주셨습니다. 요즘은 틀린 뒤에도 쉽게 풀이 죽지 않고 표시해 둔 문제를 다시 물어보는 모습이 보여 부모로서 마음이 놓입니다.

★★★★★학부모 후기